摘要：ETFE（ethylene-tetra-fluoro-ethylene）是乙烯一四氟乙烯共聚物既具有類似聚四氟乙烯的優(yōu)良性能又具有類似聚乙烯的易加工性能。還有耐溶劑和耐輻射的性能。于上世紀(jì)七十年代初在美國(guó)開(kāi)始研究1974年、1976年分別在美國(guó)日本投產(chǎn)。目前僅德國(guó)、美國(guó)。日本等國(guó)少數(shù)幾個(gè)公司可生產(chǎn)ETFE膜材，而具有ETFE膜材加工制作、安裝能力的公司更少。ETFE膜材具有良好的工程技術(shù)特性，例如撕拉極強(qiáng)、抗張強(qiáng)度高、中等硬度、出色的抗沖擊能力、伸縮壽命長(zhǎng)、.裝飾性好，色彩鮮艷、光澤動(dòng)人‘自潔性好等一系列特點(diǎn)使其成為一種新型的建筑材料，本文通過(guò)介紹ETFE膜材料特點(diǎn)、性能以及在建筑中的應(yīng)用等，使讀者更好的了解這種材料的特點(diǎn)和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：ETFE； 易加工；抗張強(qiáng)度高；自潔性好；發(fā)展前景

1、ETFE膜材料特點(diǎn)

ETFE的英文為：ethylene-tetra-fluoro-ethylene，中文全稱為：乙烯-四氟乙烯共聚物，俗稱：F-40。是一種堅(jiān)韌的材料，各種機(jī)械性能達(dá)到較好的平衡——抗撕拉極強(qiáng)、抗張強(qiáng)度高、中等硬度、出色的抗沖擊能力、伸縮壽命長(zhǎng)。因此其具有了成為優(yōu)秀的建筑材料的主要的技術(shù)性質(zhì)。此外ETFE的使用溫度范圍較實(shí)用較廣，恒定溫度通常設(shè)定為-65°C 到 +150°C之間，在超低溫時(shí)仍堅(jiān)硬非凡，其脆化溫度低至-100°C。另外，ETFE還通過(guò)了幾項(xiàng)嚴(yán)格的抗燃測(cè)試，如IEEE 383，并獲得UL 94 V-0等級(jí)。對(duì)大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的物理屬性影響小，對(duì)普通氣體和水氣的滲透性低。因此，其作為建筑材料，能夠具有更好的安全性和耐久性。ETFE的表面張力低，有良好的自潔性能，由于ETFE膜這種材料的摩擦數(shù)很小，塵土不容易粘在上面。即使粘上的塵土，只要下點(diǎn)小雨立刻就能將膜沖洗得干干凈凈.即使工擦洗，擦干凈ETFE膜也要比自家擦玻璃、擦桌子省力得多。透光率高，.裝飾性好，色彩鮮艷、光澤動(dòng)人，根據(jù)位置和表面印刷的情況，ETFE膜的透光率可高達(dá)95%。該材料不阻擋紫外線等光的透射，以保證建筑內(nèi)部自然光線.通過(guò)表面印刷，該材料的半透明度可進(jìn)一步降低到50%。

2、ETFE膜在建筑中的應(yīng)用形式

在建筑中，一般是大跨度建筑中主要使用的兩種形式，單層張拉式和雙層或多層氣墊式。

2.1單層張拉式

ETFE膜材可以像PVC膜材或PTFE膜材一樣，以單層張拉方式應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)中。盡管ETFE材料本身的拉伸強(qiáng)度并不低，但由于做成的膜材很薄（厚度小于織物類膜材的1/5 ） ，因而ETFE以單層張拉方式應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)的跨度要比采用織物類膜材的結(jié)構(gòu)小。

2.2雙層或多層氣墊式

ETFE膜材常被做成雙層或多層氣墊式而應(yīng)用于膜結(jié)構(gòu)中，即將ETFE膜材按設(shè)計(jì)的形狀和層數(shù)裁剪、拼接在一起，向?qū)娱g充氣使之成為氣墊。氣墊的形狀可以是圓形、橢圓形、三角形、矩形、六邊形或其他任意的形狀。通過(guò)鋁合金構(gòu)架或索網(wǎng)將多個(gè)氣墊連接在一起，可組成大覆蓋空間。

3、ETFE膜的加工性能

ETFE膜的性質(zhì)決定了其具有極佳的加工性能，這也是建筑施工適應(yīng)性所要求的。

3.1焊接

膜材能用專用熱合機(jī)熱合。ETFE膜材可通過(guò)熱熔焊接在一起。高頻焊接或超聲焊接并不適用于ETFE膜材。焊縫寬度通常為8mm，遠(yuǎn)低于織物類膜材的焊縫寬度。合適的加熱溫度、壓力和加熱時(shí)間以及恰當(dāng)?shù)睦鋮s程序，是焊接質(zhì)量的重要保障。盡管ETFE膜材具有良好的柔韌性，但折疊會(huì)在膜面留下折痕，影響外觀。加工成型后的ETFE膜材，需要放在特制的保護(hù)容器內(nèi)保存和運(yùn)輸。

3.2縫制

由于有很好的抗撕裂性能，厚度一般0. 15 mm，中間各層不受力，可以小于等于0.05mm。ETFE膜材單片最大可達(dá)25m x 3.5m，而玻璃最大只能是4m x 2m。ETFE膜材熱合時(shí)留有1. 5～2. 3 mm寬的空隙，并加工成大于30°的V形坡口，合部位附近需要打磨，再用一條無(wú)邊帶熱合在一起。

中心簡(jiǎn)的抗扭作用可以模擬為一個(gè)封閉的空心軸。這個(gè)軸由三個(gè)翼上的6道縱墻扶壁而大大加強(qiáng)；而走廊縱墻又被分戶橫墻加強(qiáng)。整個(gè)建筑就像一根剛度極大的豎向粱，抵抗風(fēng)和地震產(chǎn)生的剪力和彎矩。由于加強(qiáng)層的協(xié)調(diào)，端部柱子也參加抗側(cè)力工作。

4、ETFE膜的應(yīng)用實(shí)例

4.1德國(guó)慕尼黑安聯(lián)體育場(chǎng)

慕尼黑安聯(lián)球場(chǎng)（Allianz Arena）以它精巧的結(jié)構(gòu)壯麗的外觀，成為慕尼黑以至于德國(guó)的榮耀。安聯(lián)體育場(chǎng)被選作2006年德國(guó)世界杯開(kāi)幕式賽場(chǎng)。這座可以容納66000人的球場(chǎng)在2005年5月30日和31日正式啟幕，由慕尼黑1860隊(duì)和德國(guó)最成功的俱樂(lè)部拜仁慕尼黑隊(duì)聯(lián)合出資建造。是德國(guó)足球的圣地。

場(chǎng)棚四周圍護(hù)墻與座位上空的頂棚均采用ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土看臺(tái)與膜結(jié)構(gòu)支撐鋼架彼此獨(dú)立。雖然通常情況下ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)無(wú)需二級(jí)支撐結(jié)構(gòu)，但由于安聯(lián)球場(chǎng)規(guī)模龐大，因此需要單獨(dú)的鋼支架支撐氣枕。支撐鋼架呈雙向彎曲，與結(jié)構(gòu)主體采用鉸接短柱和可扭轉(zhuǎn)彈簧銜接，從而可以在一定程度上調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形。由氣枕組成的圍護(hù)表皮看起來(lái)是連續(xù)的，其實(shí)圍護(hù)墻和頂棚分別采用了不同的支撐結(jié)構(gòu)，兩者交接部位隱藏著排水溝。

當(dāng)然，排水溝通過(guò)靠近頂棚的一側(cè)設(shè)置的充氣檔檐板掩蓋起來(lái)。場(chǎng)館其外形曲率變化，圍護(hù)表皮上共計(jì)2784個(gè)看似相同的菱形氣枕實(shí)際上可劃分成1392個(gè)不同的規(guī)格。氣枕的大小規(guī)格從2m x 7m到5m x 17m不等，菱形邊長(zhǎng)在4一8m之間。整個(gè)場(chǎng)館從基礎(chǔ)到頂棚彼此獨(dú)立，共分為8個(gè)部分。由于場(chǎng)館體量龐大，為了保持氣枕表皮在熱脹冷縮后不產(chǎn)生褶皺，項(xiàng)目在氣枕間的水平構(gòu)架上安裝了多功能鉸接點(diǎn)以吸收氣枕熱膨脹產(chǎn)生的張力。

安聯(lián)球場(chǎng)的氣枕表皮同樣存在一系列技術(shù)問(wèn)題，如氣枕邊沿部分設(shè)計(jì)不合理造成氣枕間彼此擠壓，對(duì)大面積緩坡頂棚處理雪荷載困難等。為了應(yīng)對(duì)暴雪荷載，頂棚氣枕內(nèi)的壓力由常態(tài)下的300Pa可增至800Pa。此外，為了適應(yīng)荷載變化導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形，可移動(dòng)的金屬排水管被分置在1900個(gè)氣枕間。金屬排水管氣枕內(nèi)層膜面上的“O”形環(huán)固定。

4.2北京奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)館水立方

國(guó)家游泳中心（水立方）是2008年北京奧運(yùn)會(huì)的標(biāo)志性建筑物之一，在北京奧運(yùn)會(huì)期間，承擔(dān)游泳、跳水、花樣游泳、水球等一系列比賽。奧運(yùn)會(huì)賽后將成為一個(gè)多功能的大型水上運(yùn)動(dòng)中心，既可舉辦大型國(guó)際賽事，又能為公眾提供水上娛樂(lè)、運(yùn)動(dòng)、休閑、健身等服務(wù)。工程占地62 828 ㎡，建筑面積79 532㎡，建筑物檐口高度31m，基底而積177 m x177 m，標(biāo)準(zhǔn)坐席17 000個(gè)，其中臨時(shí)坐席約11000個(gè)（賽后將拆除）。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100年。

國(guó)家游泳中心建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用ETFE充氣枕從而模擬水的形態(tài)，表面覆蓋面積達(dá)到10萬(wàn)㎡，是國(guó)內(nèi)首個(gè)ETFE膜結(jié)構(gòu)建筑，也是目前世界上最大的ETFE應(yīng)用建筑工程，同時(shí)也成為單個(gè)氣枕最大、擁有內(nèi)外兩層氣枕結(jié)構(gòu)的獨(dú)一無(wú)二的建筑物。ET'FE氣枕不僅在視覺(jué)效果上充分滿足了建筑美學(xué)對(duì)泡沫狀態(tài)下的水分子結(jié)構(gòu)的表達(dá)，同時(shí)也最大限度地配合了主體鋼結(jié)構(gòu)飽沫結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

5、應(yīng)用前景

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn)ETFE膜在建筑中的應(yīng)用有非常廣闊的前景，在能源問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)憑借其自重輕、跨度大、自調(diào)節(jié)等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為我們營(yíng)造可持續(xù)化發(fā)展的新型建筑環(huán)境提供了有利手段。ETFE材料憑借其良好的抗火性能、光學(xué)性能、隔音性能和吸音性能、隔熱性能、耐久性能、力學(xué)性能，很好的滿足了建造綠色建筑的需求和輕型建筑最優(yōu)化原則。因此，在一些機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)館等大跨度建筑中使用ETFE材料會(huì)成為一種趨勢(shì)。（作者單位：1.大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部2011級(jí)；2.大連理工大學(xué)機(jī)械工程與材料能源學(xué)部2012級(jí)）

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